JP2004361432A - 露光マスク基板製造方法、露光マスク製造方法、及び半導体装置製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】遮光膜を形成する前の基板の平坦度を測定する第1の測定工程(S101)と、この測定結果から、基板を露光装置にチャックしたときの基板の平坦度を予測する第1の予測工程(S103)と、この予測結果から、所定の平坦度を有する基板を選択する選択工程(S104)と、この選択工程で選択された基板に対する予測工程であり、基板に遮光膜を形成した後の基板の所望の平坦度を予測する第2の予測工程(S105)と、選択工程で選択された基板に遮光膜を形成する成膜工程(S106)と、この成膜工程で遮光膜を形成された基板の平坦度を測定する第2の測定工程(S107)と、この測定結果と第2の予測工程の結果とを比較し、遮光膜を形成された基板が前記所望の平坦度を得ることが可能か否かを判定する判定工程(S109)と、を有する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光マスク基板製造方法、露光マスク製造方法、及び半導体装置製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。半導体デバイスの微細化が進むに連れ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、デバイスの設計ルールは0.1μmにまで微細化し、制御しなければならないパターン寸法は10nm以下と極めて厳しい精度が要求されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような中、パターン形成工程の高精度化を妨げている要因として、リソグラフィ工程に用いられるフォトマスクの平坦度の問題がある。微細化に伴いリソグラフィ工程での焦点裕度が少なくなる中で、フォトマスクの平坦度が無視できなくなっている。
【0004】
フォトマスクの平坦度は、露光装置にチャックした場合のフォトマスクの形状を予めシミュレーションにより予測することで、実際に用いられる状態での管理が可能になる。これにより、従来の平坦度の予測を行わない場合と比較して、フォトマスクの平坦度による問題は減少している。
【0005】
しかしながら、シミュレーションにより予測されたフォトマスクの形状と、実際に露光装置にチャックされたフォトマスクの形状とが一致しない場合があることが問題となっている。これは、フォトマスク上に形成されている遮光体膜に内部応力が存在するため、開口率の大きいパターンを有するフォトマスクの場合、エッチングにより遮光体が除去されることで生じる応力の開放が、マスクの平坦度を変化させていたことが原因であった。
【0006】
本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を製造することが可能な露光マスク基板製造方法を提供することにある。
【0007】
また本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクを製造することが可能な露光マスク製造方法を提供することにある。
【0008】
また本発明の目的は、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクにより半導体装置を製造することが可能な半導体装置製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
課題を解決し目的を達成するために、本発明の露光マスク基板製造方法、露光マスク製造方法、及び半導体装置製造方法は以下の如く構成されている。
【0010】
本発明の露光マスク基板製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、遮光膜を形成する前の少なくとも1つの基板の平坦度を測定する第1の測定工程と、この第1の測定工程の結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第1の予測工程と、この第1の予測工程の結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を形成した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第2の予測工程と、前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を形成する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を形成された前記基板の平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果と前記第2の予測工程の結果とを比較し、前記遮光膜を形成された基板が前記所望の平坦度を得ることが可能か否かを判定する判定工程と、を有する。
【0011】
本発明の露光マスク基板製造方法は、基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、遮光膜を形成する前の少なくとも1つの基板の平坦度を測定する第1の測定工程と、この第1の測定工程の結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第1の予測工程と、この第1の予測工程の結果から、第1の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第1の選択工程と、この第1の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を形成する成膜工程と、この成膜工程で遮光膜を形成された前記基板の平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果から、前記遮光膜を形成した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第2の予測工程と、この第2の予測工程の結果から、第2の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第2の選択工程と、を有する。
【0012】
本発明の露光マスク製造方法は、上記露光マスク基板製造方法により露光マスクを製造する。
【0013】
本発明の半導体装置製造方法は、上記露光マスク基板製造方法により製造された露光マスクを露光装置にチャックする工程と、前記露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、前記パターンの像を所定の基板上に転写させる工程と、を有する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態の概要は、Cr及びハーフトーン(HT)膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第1の測定工程と、石英基板上に遮光体膜を形成した基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能な遮光体膜形成後の主面平坦度をシミュレーションする工程と、実際に遮光体膜を石英基板上に形成した後に基板の主面平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果とシミュレーションの結果とを比較して、所望の平坦度を得ることが可能かどうかを判断する工程とを含む。
【0016】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る露光マスク基板(マスクブランクス)製造工程を示すフローチャートである。以下、図1と後述する表1,2とを基に、第1の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【0017】
表1は、10枚の石英基板(ガラス基板)(A〜J)の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、6インチ角(152mm角)で厚さが約6mmである。
【0018】
【表1】
【0019】
まず、ステップS101で、各石英基板(A〜J)における148mm角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Tropel社のUltraFlatを用いた。次に、ステップS102で、平坦度を測定した10枚の石英基板(A〜J)のうち、148mm角領域の平坦度が凸形状(マスク中央部がマスク周辺部よりも高い)をなす9枚の石英基板(A〜F,H〜J)を選択し、さらにその中で基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下の8枚の石英基板(A〜F,H,I)を選択した。
【0020】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である8枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック(真空チャック)する前の平坦度が0.3μmを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0021】
次に、ステップS103で、この8枚の石英基板(A〜F,H,I)に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップS104で、8枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である7枚(A〜F,H)を選択した。
【0022】
表2は、選択された7枚の石英基板(A〜F,H)における遮光体膜形成後の平坦度の予測、測定結果を示している。
【0023】
【表2】
【0024】
さらに、ステップS105で、この7枚の各石英基板(A〜F,H)に対して、遮光体膜形成後の基板主面148mm角領域の平坦度の上限を、図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この上限は、石英基板に遮光体膜を形成し、マスクステージにチャックした後の基板主面中央部132mm角領域の平坦度が、レンジで0.3μm以下であるための条件を示している。すなわち、この上限以下が遮光体膜形成後の基板の所望の平坦度である。
【0025】
次に、ステップS106で、前述の7枚の石英基板(A〜F,H)に対して、基板主面にMoSiONからなるHT膜を成膜し、その上にCr膜を成膜して、ステップS107で、各基板主面148mm角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップS108で、7枚の石英基板(A〜F,H)のうち、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である6枚の石英基板(A〜C,E,F,H)を選択した。
【0026】
さらに、ステップS109で、この6枚の石英基板(A〜C,E,F,H)に対して、その成膜後の平坦度の測定結果と上記シミュレーションによる予測結果とを比較し、基板主面148mm角領域の平坦度が前述のシミュレーションにより得た上限以内であるか否かを判定した。その結果から、ステップS110で、6枚の石英基板(A〜C,E,F,H)のうち、前記上限以内である4枚の石英基板(A,B,E,F)を選択した。この4枚の石英基板は、その主面平坦度が前述のシミュレーションにより得た上限以内にあり、チャック後に所望の平坦度を得ることが可能であると考えられる。
【0027】
その後、ステップS111で、この4枚の石英基板(A,B,E,F)の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【0028】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である6枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が0.3μmを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0029】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した4枚の露光マスク基板に対して、電子ビーム描画装置(NFT製EBM4000)により、開口率が異なる4種類のパターンをそれぞれ描画した後、べ一ク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング(RIE)装置(UNAXIS社製VLR−G3)により、Cr膜及びHT膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、HT膜上のCr膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる4枚のHTマスクを形成した。これら、4枚の露光マスクの開口率は、それぞれ5%、40%、70%、95%となっている。
【0030】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が0.3μm以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリングラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【0031】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の概要は、Cr及びハーフトーン(HT)膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第1の測定工程と、石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第1のシミュレーション工程と、この第1のシミュレーション工程の結果から石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する工程と、この判断工程にて所望の主面平坦度を得ることが可能と判明した石英基板に遮光体膜を形成する遮光体膜形成工程と、この遮光体膜付き基板の主面平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果から遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第2のシミュレーション工程と、この第2のシミュレーション工程の結果から遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する判断工程とを含む。
【0032】
図2は、本発明の第2の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図2と後述する表3,4とを基に、第2の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【0033】
表3は、10枚の石英基板(K〜T)の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、6インチ角(152mm角)で厚さが約6mmである。
【0034】
【表3】
【0035】
まず、ステップS201で、各石英基板(K〜T)における148mm角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Tropel社のUltraFlatを用いた。次に、ステップS202で、平坦度を測定した10枚の石英基板(K〜T)のうち、148mm角領域の平坦度が凸形状(マスク中央部がマスク周辺部よりも高い)をなす9枚の石英基板(K,L,N〜T)を選択し、さらにその中で基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下の8枚の石英基板(K,L,N,P〜T)を選択した。
【0036】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である8枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック(真空チャック)する前の平坦度が0.3μmを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0037】
次に、ステップS203で、この8枚の石英基板(K,L,N,P〜T)に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップS204で、8枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である6枚(K,L,N,P,R,T)を選択した。
【0038】
表4は、選択された6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)における遮光体膜形成後の平坦度の測定、予測結果を示している。
【0039】
【表4】
【0040】
次に、ステップS205で、前述の6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)に対して、基板主面にMoSiONからなるHT膜を成膜し、その上にCr膜を成膜して、ステップS206で、各基板主面148mm角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップS207で、6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)のうち、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である5枚の石英基板(K,L,P,R,T)を選択した。
【0041】
さらに、ステップS208で、この5枚の石英基板(K,L,P,R,T)に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップS209で、5枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である3枚(K,L,T)を選択した。
【0042】
その後、ステップS210で、この3枚の石英基板(K,L,T)の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【0043】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である5枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が0.3μmを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0044】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した3枚の露光マスク基板に対して、電子ビーム描画装置(NFT製EBM4000)により、開口率が異なる3種類のパターンをそれぞれ描画した後、べ一ク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング(RIE)装置(UNAXIS社製VLR−G3)により、Cr膜及びHT膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、HT膜上のCr膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる3枚のHTマスクを形成した。これら、3枚の露光マスクの開口率は、それぞれ5%、50%、95%となっている。
【0045】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が0.3μm以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【0046】
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態の概要は、Cr及びハーフトーン(HT)膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第1の測定工程と、所望の被覆率の範囲で石英基板上に遮光体膜を形成した基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能な遮光体膜形成後の主面平坦度をシミュレーションする工程と、実際に遮光体膜を石英基板上に形成した後に基板の主面平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果とシミュレーションの結果とを比較して、所望の平坦度を得ることが可能かどうかを判断する工程とを含む。
【0047】
図3は、本発明の第3の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図3と後述する表5,6とを基に、第3の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【0048】
表5は、10枚の石英基板(A〜J)の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、6インチ角(152mm角)で厚さが約6mmである。
【0049】
【表5】
【0050】
まず、ステップS301で、各石英基板(A〜J)における148mm角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Tropel社のUltraFlatを用いた。次に、ステップS302で、平坦度を測定した10枚の石英基板(A〜J)のうち、148mm角領域の平坦度が凸形状(マスク中央部がマスク周辺部よりも高い)をなす10枚の石英基板(A〜J)を選択し、さらにその中で基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下の9枚の石英基板(A〜I)を選択した。
【0051】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である9枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック(真空チャック)する前の平坦度が0.3μmを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0052】
表6は、選択された9枚の石英基板(A〜I)における遮光体膜形成後の平坦度の予測、測定結果を示している。
【0053】
【表6】
【0054】
さらに、ステップS303で、この9枚の石英基板(A〜I)に対して、基板主面に遮光体膜を形成した後の基板主面148mm角領域の平坦度の範囲を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この範囲は、石英基板に遮光体膜を被覆率50%〜100%の範囲で形成し、マスクステージにチャックした後の基板主面中央部132mm角領域の平坦度が、レンジで0.3μm以下であるための条件を示している。すなわち、この範囲が遮光体膜形成後の基板の所望の平坦度である。
【0055】
次に、ステップS304で、前述の9枚の石英基板(A〜I)に対して、基板主面にMoSiONからなるHT膜を成膜し、その上にCr膜を成膜して、ステップS305で、各基板主面148mm角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップS306で、9枚の石英基板(A〜I)のうち、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である9枚の石英基板(A〜I)を選択した。
【0056】
さらに、ステップS307で、この9枚の石英基板(A〜I)に対して、その成膜後の平坦度の測定結果と上記シミュレーションによる予測結果とを比較し、基板主面148mm角領域の平坦度が前述のシミュレーションにより得た範囲内であるか否かを判定した。その結果から、ステップS310で、9枚の石英基板(A〜I)のうち、前記範囲内である7枚の石英基板(A〜C,E〜H)を選択した。この7枚の石英基板は、その主面平坦度が前述のシミュレーションにより得た範囲内にあり、チャック後に所望の平坦度を得ることが可能であると考えられる。
【0057】
その後、ステップS311で、この7枚の石英基板(A〜C,E〜H)の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【0058】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である9枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が0.3μmを超えるものは、露光装置にチャックした後のマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0059】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した7枚の露光マスク基板のうち3枚に対して、電子ビーム描画装置(NFT製EBM4000)により、開口率が異なる4種類のパターンをそれぞれ描画した後、ベーク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング(RIE)装置(UNAXIS社製VLR−G3)により、Cr膜及びHT膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、HT膜上のCr膜をウェットエッチングにより除去し、開口率の異なる3枚のHTマスクを形成した。これら、3枚の露光マスクの遮光体被覆率は、それぞれ50%、70%、95%となっている。
【0060】
次に、各露光マスクに対して、ウェハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が0.3μm以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【0061】
本第3の実施の形態では、所望の遮光体被覆率が50%〜100%である場合を示したが、0%〜50%など0%の遮光体被覆率が含まれる場合は、まず遮光体形成前の石英基板の平坦度測定結果からウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの石英基板の平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測し、チャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度が所望の平坦度になる石英基板を選択し、その石英基板に対して遮光体膜を形成することも可能である。
【0062】
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の概要は、Cr及びハーフトーン(HT)膜からなる遮光体膜を形成する前の石英基板の主面平坦度を測定する第1の測定工程と、石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第1のシミュレーション工程と、この第1のシミュレーション工程の結果から石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する工程と、この判断工程にて所望の主面平坦度を得ることが可能と判明した石英基板に遮光体膜を形成する遮光体膜形成工程と、この遮光体膜付き基板の主面平坦度を測定する第2の測定工程と、この第2の測定工程の結果から所望の遮光体被覆率の範囲の遮光体膜付き基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときの主面平坦度をシミュレーションする第2のシミュレーション工程と、この第2のシミュレーション工程の結果から遮光体膜付き石英基板を露光装置のマスクステージにチャックしたときに所望の主面平坦度を得ることが可能か否かを判断する判断工程とを含む。
【0063】
図4は、本発明の第4の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャートである。以下、図2と後述する表7,8とを基に、第2の実施の形態の露光マスク基板製造工程について説明する。
【0064】
表7は、10枚の石英基板(K〜T)の平坦度の測定、予測結果を示している。各石英基板は、6インチ角(152mm角)で厚さが約6mmである。
【0065】
【表7】
【0066】
まず、ステップS401で、各石英基板(K〜T)における148mm角領域の主面形状の平坦度を測定した。平坦度測定機には、Tropel社のUltraFlatを用いた。次に、ステップS402で、平坦度を測定した10枚の石英基板(K〜T)のうち、148mm角領域の平坦度が凸形状(マスク中央部がマスク周辺部よりも高い)をなす9枚の石英基板(K,L,N〜T)を選択し、さらにその中で基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下の8枚の石英基板(K,L,N,P〜T)を選択した。
【0067】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である8枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャック(真空チャック)する前の平坦度が0.3μmを超える石英基板は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られたとしても、マスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0068】
次に、ステップS403で、この8枚の石英基板(K,L,N,P〜T)に対して、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップS404で、8枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である6枚(K,L,N,P,R,T)を選択した。
【0069】
表8は、選択された6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)における遮光体膜形成後の平坦度の測定、予測結果を示している。
【0070】
【表8】
【0071】
次に、ステップS405で、前述の6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)に対して、基板主面にMoSiONからなるHT膜を成膜し、その上にCr膜を成膜して、ステップS406で、各基板主面148mm角領域の平坦度を測定した。その結果から、ステップS407で、6枚の石英基板(K,L,N,P,R,T)のうち、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である5枚の石英基板(K,L,P,R,T)を選択した。
【0072】
さらに、ステップS408で、この5枚の石英基板(K,L,P,R,T)に対して、遮光体被覆率が0%〜50%の場合に、露光装置のマスクステージ上にチャックしたときの平坦度を図示しないコンピュータでシミュレーションにより予測した。この予測結果から、ステップS409で、5枚の石英基板のうちチャック後に基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である5枚の石英基板(K,L,P,R,T)を選択した。
【0073】
その後、ステップS410で、この5枚の石英基板(K,L,P,R,T)の上に電子ビーム露光用レジストを塗布し、各石英基板を露光マスク基板として準備した。
【0074】
ここで、基板主面中央部132mm角領域の平坦度がレンジで0.3μm以下である5枚の石英基板をまず選択している理由は、露光装置にチャックした後に所望の平坦度が得られる石英基板であっても、露光装置にチャックする前の平坦度が0.3μmを超えるものは、露光装置にチャックした後にマスクパターンの位置歪が大きくなるためである。
【0075】
続いて、露光マスクの製造工程を実施した。まず、上述した5枚の露光マスク基板のうち3枚に対して、電子ビーム描画装置(NFT製EBM4000)により、開口率が異なる3種類のパターンをそれぞれ描画した後、ベーク・現像を行った。次に、反応性イオンエッチング(RIE)装置(UNAXIS社製VLR−G3)により、Cr膜及びHT膜をエッチングし、さらに残ったレジストを除去した。次いで、HT膜上のCr膜をウエットエッチングにより除去し、開口率の異なる3枚のHTマスクを形成した。これら、3枚の露光マスクの開口率は、それぞれ5%、30%、50%となっている。
【0076】
次に、各露光マスクに対して、ウエハ露光装置のマスクステージ上にチャックした状態で、平坦度を測定した。その結果、どの露光マスクも、チャック後の平坦度が0.3μm以下となり、目標とする値を満足することが確認できた。これにより、半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程において十分な焦点深度を得ることが可能となり、半導体デバイス製造の歩留まりを格段に向上させることが可能になった。
【0077】
また、各実施の形態で述べた露光マスク基板製造工程により製造された露光マスク基板を用いて製造した露光マスクを露光装置にチャックし、この露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、このパターンの像を所定の基板上に転写させることで、半導体装置を製造することができる。
【0078】
このように上記実施の形態によれば、遮光体を成膜する前の基板の平坦度計測データから、チャック後の平坦度シミュレーションを行い、所望の平坦度を有する基板を選択し、次に、基板に遮光体が成膜された場合に所望の平坦度を有するための遮光体成膜後の平坦度を見積り、実際に基板に遮光体を成膜した後に、その基板が見積った前記平坦度を満足するか否か判断し、満足する基板を露光マスク基板として用いる。この方法により製作した露光マスクを用いてウエハを露光することにより、従来よりも格段にかつ確実に焦点裕度を大きくすることが可能になる。
【0079】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、遮光体はMoSiONやCrに限ることは無く、Ta化合物や窒化シリコン化合物などでもよい。さらに、基板も石英基板に限ることなく、シリコン基板等でも良く、電子ビーム露光用マスク基板でもよい。また、上記ステップS105及びS303では、基板を1種類のマスクステージにチャックする場合に限らず、2種類以上のマスクステージにチャックする場合に対しても所望の平坦度が得られるようにシミュレーションすることが可能である。
【0080】
【発明の効果】
本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を製造することが可能な露光マスク基板製造方法を提供できる。
【0081】
また本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクを製造することが可能な露光マスク製造方法を提供できる。
【0082】
また本発明によれば、所望の平坦度を有する露光マスク基板を用いた露光マスクにより半導体装置を製造することが可能な半導体装置製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係る露光マスク基板製造工程を示すフローチャート。
Claims (7)
- 基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、
遮光膜を形成する前の少なくとも1つの基板の平坦度を測定する第1の測定工程と、
この第1の測定工程の結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第1の予測工程と、
この第1の予測工程の結果から、所定の平坦度を有する前記基板を選択する選択工程と、
この選択工程で選択された前記基板に対する予測工程であり、前記基板に遮光膜を形成した後の前記基板の所望の平坦度を予測する第2の予測工程と、
前記選択工程で選択された前記基板に遮光膜を形成する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を形成された前記基板の平坦度を測定する第2の測定工程と、
この第2の測定工程の結果と前記第2の予測工程の結果とを比較し、前記遮光膜を形成された基板が前記所望の平坦度を得ることが可能か否かを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする露光マスク基板製造方法。 - 前記第2の予測工程は、所定の被覆率で前記遮光膜を形成した後の前記基板の所望の平坦度を予測することを特徴とする請求項1に記載の露光マスク基板製造方法。
- 前記所望の平坦度は、前記基板を前記露光装置にチャックした後の前記基板の主面中央部角領域の平坦度が、所定値以下であるための前記基板の主面角領域の平坦度であることを特徴とする請求項1または2に記載の露光マスク基板製造方法。
- 基板と該基板上に形成した遮光膜とからなる露光マスク基板の製造方法において、
遮光膜を形成する前の少なくとも1つの基板の平坦度を測定する第1の測定工程と、
この第1の測定工程の結果から、前記基板を露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第1の予測工程と、
この第1の予測工程の結果から、第1の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第1の選択工程と、
この第1の選択工程で選択された前記基板に遮光膜を形成する成膜工程と、
この成膜工程で遮光膜を形成された前記基板の平坦度を測定する第2の測定工程と、
この第2の測定工程の結果から、前記遮光膜を形成した後の前記基板を前記露光装置にチャックしたときの前記基板の平坦度を予測する第2の予測工程と、
この第2の予測工程の結果から、第2の所定の平坦度を有する前記基板を選択する第2の選択工程と、
を有することを特徴とする露光マスク基板製造方法。 - 前記第2の予測工程は、所定の被覆率で前記遮光膜を形成した後の前記基板の平坦度を予測することを特徴とする請求項4に記載の露光マスク基板製造方法。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の露光マスク基板製造方法により露光マスクを製造することを特徴とする露光マスク製造方法。
- 請求項6に記載の露光マスク基板製造方法により製造された露光マスクを露光装置にチャックする工程と、
前記露光マスク上に形成された半導体素子の形成に用いるパターンを照明光学系により照明し、前記パターンの像を所定の基板上に転写させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置製造方法。
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